本發(fā)明涉及石油工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗裝置。

背景技術(shù)：

對于具有多個儲層物性不同的產(chǎn)層的氣井或具有煤巖、頁巖、砂巖等多種儲層的單井，采用多產(chǎn)層綜合開發(fā)較分層開采，具有增加日產(chǎn)氣量、節(jié)省開采時間、降低開采成本等優(yōu)點。

目前多產(chǎn)層在實際開采中雖然也采用綜合開發(fā)技術(shù)，但是目前多產(chǎn)層開采是無法預(yù)知的，開采效果也是時好時差，穩(wěn)定性比較差。

因此，如何提高多產(chǎn)層開發(fā)產(chǎn)氣效率，是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員的亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供用于模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗裝置，包括至少兩個支路，各所述支路并行設(shè)置，且進(jìn)口均連通壓力源，各所述支路上均設(shè)置有以下部件：

第一夾持器，具有用于盛放產(chǎn)層試樣的腔室，所述第一夾持器外表面具有氣體進(jìn)口、氣體出口和圍壓進(jìn)口，所述氣體進(jìn)口通過管路連通所述壓力源的出口；

第二夾持器，具有用于盛放模擬裂縫試樣的腔室，所述第二夾持器的外表面具有氣體進(jìn)口、氣體出口和圍壓進(jìn)口，所述第二夾持器的氣體進(jìn)口連通所述第一夾持器的氣體出口；

圍壓裝置，其出口連通所述第一夾持器的圍壓進(jìn)口和所述第二夾持器的圍壓進(jìn)口，用于給所述第一夾持器的腔室和所述第二夾持器的腔室提供壓力介質(zhì)；

所述實驗裝置還包括流量部件和設(shè)置于各所述支路上的開關(guān)閥，所述流量部件用于檢測由各所述支路流出氣體的流量。

可選的，所述壓力源為壓力氣瓶，并且所述壓力氣瓶與所述支路一一對應(yīng)，分別對相應(yīng)所述支路進(jìn)行供氣；或者，

所述壓力源的數(shù)量為一個，各所述支路上均設(shè)置有調(diào)壓部件，所述壓力源出口通過相應(yīng)所述調(diào)壓部件連通所述第一夾持器的氣體進(jìn)口。

可選的，各所述支路還均設(shè)有入口壓力表和出口壓力表，所述入口壓力表和所述出口壓力表分別設(shè)置于所述第一夾持器的氣體進(jìn)口和所述第二夾持器的氣體出口。

可選的，所述圍壓裝置包括第一圍壓裝置和第二圍壓裝置，所述第一圍壓裝置用于給所述第一夾持器的腔室提供壓力介質(zhì)；所述第二圍壓裝置用于給所述第二夾持器的腔室提供壓力介質(zhì)。

可選的，所述第一圍壓裝置和第二圍壓裝置均為壓力泵。

可選的，各所述支路上還設(shè)置有流量組件，所述流量組件設(shè)置于所述第二夾持器的氣體出口；所述流量組件包括并聯(lián)設(shè)置的第一分路和第二分路，所述第一分路上設(shè)置有第一單向閥和第一流量計，所述第二分路上設(shè)置有第二單向閥和第二流量計，所述第一單向閥和所述第二單向閥的導(dǎo)通方向相反。

可選的，所述第一流量計和所述第二流量計均為皂膜流量計。

可選的，各所述支路的氣體經(jīng)所述流量組件后匯入主出氣管，所述流量部件設(shè)置于所述主出氣管。

可選的，所述開關(guān)閥設(shè)置于所述第二夾持器的氣體出口位置。

可選的，所述第一夾持器的腔室為柱狀，所述第一夾持器的腔室內(nèi)表面與所述產(chǎn)層試樣的外表面相匹配。

本文中所提供的實驗裝置可以實現(xiàn)多產(chǎn)層開采模擬，有利于研究人員在地層開采前評價研究不同開采模式下的產(chǎn)能效率。并且本文選取單位時間內(nèi)產(chǎn)氣量最大的開發(fā)模式作為實際地層的開發(fā)模式，大大提高地層的開采效率。本文所提供的對地層模擬開采的方法打破了多產(chǎn)層綜合開發(fā)產(chǎn)能評價方法研究的空白，裝置可靠性強，評價方法操作簡便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實施例中用于模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種實施例中模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗方法的流程圖。

其中，圖1中：

第一支路10、第一氣瓶11、入口壓力表12、第一夾持器13、第二夾持器14、出口壓力表15、開關(guān)閥16、第一圍壓裝置17、第二圍壓裝置18；

第二支路20、第二氣瓶21、入口壓力表22、第一夾持器23、第二夾持器24、出口壓力表25、開關(guān)閥26、第一圍壓裝置27、第二圍壓裝置28；

第三支路30、第三氣瓶31、入口壓力表32、第一夾持器33、第二夾持器34、出口壓力表35、開關(guān)閥36、第一圍壓裝置37、第二圍壓裝置38；

主出氣管40、流量部件41；

第一單向閥71、第二單向閥72、第一流量計81、第二流量計82。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參考圖1，圖1為本發(fā)明一種實施例中用于模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明提供了一種用于模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗裝置，該實驗裝置包括壓力源，壓力源優(yōu)選為氣體。壓力源主要模擬實際地層中相應(yīng)產(chǎn)層的氣藏壓力。

該實驗裝置至少包括兩條支路，各所述支路并行設(shè)置，并且進(jìn)口均連通壓力源，通入各支路進(jìn)口的壓力即為該產(chǎn)層的氣藏壓力。各支路上還設(shè)置有第一夾持器、第二夾持器、圍壓裝置。

其中，第一夾持器具有用于盛放產(chǎn)層試樣的腔室，腔室的形狀可以與產(chǎn)層試樣的形狀相匹配，本文以產(chǎn)層試樣為人造巖心柱塞和地層巖心柱塞為例介紹技術(shù)方案，人造巖心柱塞和地層巖心柱塞均可以根據(jù)試驗要求進(jìn)行加工制作。相應(yīng)地，第一夾持器可以為柱體結(jié)構(gòu)，其橫截面可以為圓柱形。腔室的內(nèi)表面與產(chǎn)層試樣的外表面相匹配。

第一夾持器外表面具有氣體進(jìn)口、氣體出口和圍壓進(jìn)口，第一夾持器的氣體進(jìn)口通過管路連通壓力源的出口。

本文中第二夾持器也具有用于盛放模擬裂縫試樣的腔室，第二夾持器的外表面具有氣體進(jìn)口、氣體出口和圍壓進(jìn)口，第二夾持器的氣體進(jìn)口連通所述第一夾持器的氣體出口。

第二夾持器的結(jié)構(gòu)可以與第一夾持器的結(jié)構(gòu)相同，也可以不同。

本文的實驗裝置還包括圍壓裝置，其出口連通第一夾持器的圍壓進(jìn)口和第二夾持器的圍壓進(jìn)口，用于給第一夾持器的腔室和第二夾持器的腔室提供壓力介質(zhì)。即圍壓裝置向第一夾持器腔室注入壓力介質(zhì)以模擬實際地層中產(chǎn)層所受的覆巖層壓力。圍壓裝置向第二夾持器腔室注入壓力介質(zhì)以模擬實際地層中氣體所經(jīng)過的裂縫巖層所受的壓力。

本實驗裝置還包括流量部件和設(shè)置于各支路上的開關(guān)閥，流量部件用于檢測由各所述支路流出氣體的流量。開關(guān)閥用于連通/斷開相應(yīng)支路。即打開某一支路上的開關(guān)閥時，該支路處于連通狀態(tài)，壓力源中的氣體可以順次流過該支路上設(shè)置的第一夾持器的腔室、第二夾持器的腔室，最后可以流出該支路；關(guān)閉開關(guān)閥時，支路處于斷開狀態(tài)，壓力源中氣體與支路斷開。

請參考圖2，圖2為本發(fā)明一種實施例中模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗方法的流程圖。

在上述實驗裝置的基礎(chǔ)上，本文還提供了一種模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗方法，具體方法如下：

S1、預(yù)先制作符合試驗要求的至少兩組產(chǎn)層試樣和模擬裂縫試樣；

本文將安裝于同一支路的產(chǎn)層試樣和模擬裂縫試樣定義為一組。

S2、將各組所述產(chǎn)層試樣和模擬裂縫試樣并行安裝于相應(yīng)支路，并確定各支路的氣藏壓力、各所述產(chǎn)層試樣的圍壓、所述模擬裂縫試樣的圍壓以及根據(jù)產(chǎn)層數(shù)量確定所有開發(fā)模式；

以設(shè)置三個支路，即模擬具有三個產(chǎn)層進(jìn)行開采的情景為例，為了描述技術(shù)方案的簡潔，本文將三個支路分別定義為第一支路10、第二支路20和第三支路30，其中第一支路10上的產(chǎn)層試樣和模擬裂紋試樣分別定義為第一產(chǎn)層試樣和第一模擬裂紋試樣，同理，第二支路20上設(shè)置有第二產(chǎn)層試樣和第二模擬裂紋試樣，第三支路30上設(shè)置有第三產(chǎn)層試樣和第三模擬裂紋試樣。

當(dāng)確定開發(fā)模式時，可以將三個產(chǎn)層進(jìn)行任意組合，三個產(chǎn)層的開發(fā)模式具體為：

第一種：分別對第一支路10、第二支路20和第三支路30上的產(chǎn)層進(jìn)行單獨開采；

第二種：第一支路10和第二支路20的產(chǎn)層一起開采，第三支路30上的產(chǎn)層單獨開采；

第三種：第一支路10和第三支路30的產(chǎn)層一起開采，第二支路20的產(chǎn)層單獨開采；

第四種為：第二支路20和第三支路30的產(chǎn)層一起開采，第一支路10的產(chǎn)層單獨開采；

第五種為：第一支路10、第二支路20和第三支路30三者產(chǎn)層一起開采。

S3、模擬在同等所述氣藏壓力、所述圍壓情況下，相同時間段內(nèi)各開發(fā)模式下的產(chǎn)能量；

還是以上述三產(chǎn)層進(jìn)行開采為例，需要對以上五種開發(fā)模式進(jìn)行模擬產(chǎn)能量，具體地，當(dāng)對第一種開發(fā)模式實驗時，第一種開發(fā)模式分為三個開采過程：第一支路10產(chǎn)層的產(chǎn)氣模擬、第二支路20產(chǎn)層的產(chǎn)氣模擬和第三支路30產(chǎn)層的產(chǎn)氣模擬，即依次打開三支路中其中一者的開關(guān)閥，并關(guān)閉其余兩者的開關(guān)閥，獲取預(yù)定時間內(nèi)第一支路10、第二支路20和第三支路30。其中第一支路10、第二支路20和第三支路30中各產(chǎn)層試樣的圍壓、裂縫模擬試樣的圍壓根據(jù)試驗要求設(shè)定，均與相應(yīng)地層中實際產(chǎn)層的圍壓、巖層裂縫圍壓相對應(yīng)。

第二種開發(fā)模式包括兩個開采過程，一個開采過程為：第一支路10和第二支路20的產(chǎn)層一起開采；另一個開采過程為：第三支路30上的產(chǎn)層單獨開采。這兩個開采過程順序可以相互調(diào)整。即各開采過程的順序不做具體限定。也就是說，當(dāng)開發(fā)模式中包括N個開發(fā)過程時，各開發(fā)過程之間的順序可相互調(diào)整；各所述開發(fā)過程中的氣流量之和為產(chǎn)能量；其中N大于等元2。

同理，第三種開發(fā)模式、第四種開發(fā)模式也均包括兩個開采過程。

第五種開發(fā)模式包括一個開采過程：三產(chǎn)層同時開采。

需要說明的是，某一開發(fā)模式的產(chǎn)能量是指各開發(fā)過程在相同預(yù)定時間段內(nèi)產(chǎn)氣量的總和，即其中，Q為單位時間的流量，t為預(yù)定時間段。

t的選取原則一般為氣源輸出壓力維持某一具體壓力值恒定時間段，在一種具體的模擬實驗中，一般選取2個小時左右，即計算2小時內(nèi)該開發(fā)過程的產(chǎn)氣量。一定時間內(nèi)，該開發(fā)過程的總流量，均為在該時間段內(nèi)，每5min時間間隔與該時間間隔內(nèi)總流量計的瞬時流量的乘積的累積和。在2h內(nèi)，將某一開發(fā)模式中各開發(fā)過程的總流量相加，即為該開發(fā)模式下的總模擬產(chǎn)量。

為了提高測量精度，當(dāng)開發(fā)過程中同時工作的支路的數(shù)量大于兩個時，根據(jù)所述主出氣管中的氣體流量計算該開發(fā)過程的產(chǎn)氣量。

S4、比較所述相同時間段內(nèi)各開發(fā)模式下的產(chǎn)能量，選取最大產(chǎn)能量所對應(yīng)的開發(fā)模式為實際開發(fā)模式。

本文中所提供的實驗裝置可以實現(xiàn)多產(chǎn)層開采模擬，有利于研究人員在地層開采前評價研究不同開采模式下的產(chǎn)能效率。并且本文選取單位時間內(nèi)產(chǎn)氣量最大的開發(fā)模式作為實際地層的開發(fā)模式，大大提高地層的開采效率。本文所提供的對地層模擬開采的方法打破了多產(chǎn)層綜合開發(fā)產(chǎn)能評價方法研究的空白，裝置可靠性強，評價方法操作簡便。

如上所述，實驗裝置中的壓力源可以為壓力氣瓶，壓力氣瓶可以與支路一一對應(yīng)，分別對相應(yīng)所述支路進(jìn)行供氣；如圖1所示，第一支路10上設(shè)置有第一氣瓶11，第二支路20上設(shè)置有第二氣瓶21，第三支路30上設(shè)置有第三氣瓶31，其中第一氣瓶11、第二氣瓶21、第三氣瓶31的出口壓力均是根據(jù)第一產(chǎn)層、第二產(chǎn)層、第三產(chǎn)層的氣藏壓力設(shè)定。

另外，壓力源的數(shù)量也可以為一個，各支路上均設(shè)置有調(diào)壓部件，壓力源出口通過相應(yīng)調(diào)壓部件連通第一夾持器的氣體進(jìn)口。調(diào)壓部件可以為調(diào)壓閥，壓力源的氣體經(jīng)調(diào)壓部件調(diào)節(jié)至支路所需要的壓力(氣藏壓力)。

該實驗裝置各支路還均設(shè)有入口壓力表和出口壓力表，入口壓力表和所述出口壓力表分別設(shè)置于第一夾持器的氣體進(jìn)口和第二夾持器的氣體出口。如圖1所示，第一支路10上設(shè)置有入口壓力表12和出口壓力表15，第二支路20入口壓力表22和出口壓力表25，第三支路30上設(shè)置有入口壓力表32和出口壓力表35。

在該支路進(jìn)行開采模擬過程中，實驗人員可以根據(jù)同一支路上設(shè)置的入口壓力表和出口壓力表的數(shù)值，判斷當(dāng)前狀態(tài)氣體通過產(chǎn)層試樣和模擬裂縫試樣后的滲透率，進(jìn)而可以判斷產(chǎn)程試樣和模擬裂縫試樣是否滿足要求。

即，在各開發(fā)模式模擬過程中，還實時檢測各組所述產(chǎn)層試樣和模擬裂縫試樣入口壓力和出口壓力，通過比較入口壓力與述出口壓力的差值與相應(yīng)預(yù)設(shè)值的大小，判斷各組產(chǎn)層試樣和模擬裂縫試樣是否滿足實驗要求。

其中，預(yù)設(shè)值是由預(yù)模擬產(chǎn)層確定。

上述各實施例中的圍壓裝置具體可以包括第一圍壓裝置和第二圍壓裝置，第一圍壓裝置用于給第一夾持器的腔室提供壓力介質(zhì)；第二圍壓裝置用于給第二夾持器的腔室提供壓力介質(zhì)。即設(shè)置兩個獨立圍壓裝置分別對第一夾持器和第二夾持器腔室進(jìn)行施壓，兩圍壓裝置相互之間不干擾，有利于實驗完成后第一圍壓裝置和第二圍壓裝置快速泄壓。

第一圍壓裝置和第二圍壓裝置優(yōu)選壓力泵。請再次參考圖1，第一支路10設(shè)置有第一圍壓裝置17和第二圍壓裝置18，兩者分別為該支路上的第一夾持器13和第二夾持器14提供圍壓。同理，第二支路20和第三支路30上設(shè)置的圍壓裝置分別第一圍壓裝置27、第二圍壓裝置28、第一圍壓裝置37和第二圍壓裝置38。

考慮到進(jìn)行兩個以上產(chǎn)層同時開采時，兩支路之間的氣壓可能不相等，兩者采集氣體流出會有相互干擾，為了提高實驗?zāi)M的準(zhǔn)確性，本文還增加了以下部件。

上述各實施例中，各支路上還設(shè)置有流量組件，流量組件設(shè)置于第二夾持器的氣體出口；流量組件包括并聯(lián)設(shè)置的第一分路和第二分路，第一分路上設(shè)置有第一單向閥71和第一流量計81，第二分路上設(shè)置有第二單向閥72和第二流量計82，第一單向閥71和第二單向閥72的導(dǎo)通方向相反。第一流量計81和第一流量計82分別用于測量其所處管路的流量。

支路上流量組件中并行設(shè)置的第一單向閥71和第二單向閥72可以形成微循環(huán)流道，可供氣體循環(huán)流動，以消除多支路共同開采時之間的相互影響。以第一支路10和第二支路20共同開采為例，當(dāng)?shù)谝恢?0中第二夾持器氣體出口的壓力大于第二支路20中第二夾持器氣體出口的壓力時，第一支路10中經(jīng)第二夾持器14的氣體由流量組件第一單向閥71完全流至主出氣管40，而第二支路20中經(jīng)第二夾持器24的氣體部分流至主出氣管40，部分由第二單向閥72返回，在第一單向閥71和第二單向閥72形成的微循環(huán)通道內(nèi)循環(huán)。

在各開發(fā)模式模擬過程中，還實時監(jiān)測工作支路上的所述第一所述流量計81和所述第二流量計82的數(shù)值，判斷相應(yīng)支路上的產(chǎn)氣工作狀態(tài)。

上述，第一流量計81和所述第二流量計82可以均為皂膜流量計，皂膜流量計測量精度比較高。

上述各實施例中，開關(guān)閥設(shè)置于流量組件與第二夾持器之間。

受現(xiàn)場開采設(shè)備的限制，并非所有開發(fā)模式都適應(yīng)實際開采設(shè)備，故開發(fā)模式數(shù)量的確定方法具體可以為：綜合考慮產(chǎn)層數(shù)量和實際開采中所使用的開采設(shè)備類型，選取與實際開采中所使用的開采設(shè)備相匹配的開發(fā)模式。

在上述實驗壯漢子的基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步對第一支路10和第二支路20產(chǎn)層聯(lián)合開采進(jìn)行了具體模擬，所模擬的2個產(chǎn)層地層參數(shù)如表1所示。

表1產(chǎn)層地層參數(shù)

其中，同一支路中第一夾持器和第二夾持器內(nèi)的圍壓相等，均為上表中的圍壓。

具體步驟為：

(1)設(shè)置第一支路10中第一氣瓶11壓力為15.66MPa，設(shè)置第一支路10中的第一夾持器13和第二夾持器14內(nèi)的圍壓均為18.00MPa。將直徑25mm的巖心柱塞和直徑25mm的模擬裂縫分別裝入第一夾持器13和第二夾持器14。

(2)設(shè)置第二支路20中第二氣瓶21壓力為14.67MPa，設(shè)置第二支路20中的第一夾持器23和第二夾持器24內(nèi)的圍壓為18.50MPa。將直徑25mm的巖心柱塞和直徑25mm的模擬裂縫分別裝入第一夾持器23和第二夾持器24。

(3)按照說明書附圖圖1方式，連接好管線。關(guān)閉開關(guān)閥36，打開開關(guān)閥16、開關(guān)閥26。分別記錄兩支路中第一夾持器和第二夾持器入口端與出口端的壓力值變化，記錄第一流量計81、第二流量計82和流量部件41的讀數(shù)變化，計算一定時間內(nèi)總流量Q₁₂變化，模擬第一支路10和第二支路20產(chǎn)層聯(lián)合開采。

結(jié)果如表2所示。

需要說明的是，本文將圖1中氣流由左向右流動定義為正向流量，相反方向的定義為反向流量。

表2雙產(chǎn)層聯(lián)合開發(fā)模擬試驗數(shù)據(jù)

以上對本發(fā)明所提供的一種用于模擬兩個以上產(chǎn)層綜合開發(fā)的實驗裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。